CN210170185U - 一种实时手术荧光成像引导仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种实时手术荧光成像引导仪，包括近红外及可见光成像装置、机械臂、相机图像DSP处理单元、主控制处理器、支架、显示器，在支架上从上到下依次放置显示器、相机图像DSP处理单元和主控制处理器，机械臂上前端安装近红外及可见光成像装置，在荧光近红外成像时，使用近红外光源作为光源，而在可见光成像时，使用可见光源作为光源，两束光同时照射手术野的组织观察区域。可见光通过高通滤光器和红外荧光通过低通滤光器分别到达彩色相机和外红外荧光相机而成像。两个成像通道的曝光时间和传感器增益可分别调整，且两个成像通道的成像可以作为单个快照或作为实时视频输出。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域，特别是涉及一种实时手术荧光成像引导仪。
背景技术
外科手术上，许多非侵入性的成像方式，如计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)、单光子发射计算机断层扫描(SPECT)、和正电子发射断层扫描(PET)等，只能用于术前检测和手术方案的计划。由于身体位置的改变和手术对组织的操作，将这些成像技术所获得的数据及图像用于在手术室的手术中具有极大的挑战。因此，外科医生在手术中主要依靠视觉和触觉来对病变组织进行判断。新的实时荧光成像方式能够在手术中支持外科医生确定重要的器官结构及准确分清健康组织和病变组织如癌组织，特别用于腔镜手术时外科医生无法触摸的场景下。
采用近红外荧光引导手术是一个高潜力的成像技术，能给外科医生提供重要器官组织结构、肿瘤边缘、分清健康组织和病变组织的实时信息。通过实时反馈肿瘤边缘和重要结构，使外科医生能准确完全切除肿瘤和病变组织并且很好的保留健康组织。本项目利用特殊的成像系统开发一种国内还没有的近红外荧光引导手术设备。与其它的成像方式相比，所开发的近红外荧光成像技术能提供高分辨率的实时图像，可以看到显微镜水平下的肿瘤结节，具有穿透组织可深达8毫米的优势并且无自发荧光。此外，本项目的一个显著特色在于，采用了一套红外和可见光图像融合技术，该技术克服了现有红外荧光手术中需要关灯的问题，因此采用本实用新型“一种实时手术荧光成像引导仪”的外科手术，可以不改变手术视野，不关闭可见光手术灯，极大的方便了医生的手术操作。
本项目的近红外荧光引导手术设备采用成熟的已被美国FDA批准的近红外荧光成像部件结合相关的光路、软件、图像存储等使系统能够实时获得荧光和可见光图像并允许其图像叠加从而在手术中实时获得手术野的荧光和可见光图像信息。其技术方案是成熟、可行的。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：
一种实时手术荧光成像引导仪，包括近红外及可见光成像装置、机械臂、相机图像DSP处理单元、主控制处理器、支架、显示器，在支架上从上到下依次放置显示器、相机图像DSP处理单元和主控制处理器，机械臂上前端安装近红外及可见光成像装置，其特征在于：所述近红外及可见光成像装置，包括红外荧光相机、彩色相机、低通滤光器、高通滤光器、二向色涂层镜、透镜、阻挡滤光器、近红外光源、可见光LED 光源、手术野，具体而言，所述成像装置前端为近红外光源和可见光LED 光源，所述成像装置的前端镜头由阻挡滤光器遮盖，其后方为透镜，光路经由透镜进入镜头内部，内部由二向色涂层镜将光路两束，一束由高通滤光器进入彩色相机成像，另一束通过低通滤光器由红外荧光相机成像。
进一步的，所述的红外荧光相机可对800nm-1100nm的近红外光进行成像。
进一步的，所述的彩色相机可对小于800nm的可见光进行成像。
进一步的，所述的二向色涂层镜，可对小于800nm和大于800nm的光进行分离。
进一步的，所述的DSP处理单元可以是专用IC，也可以是通用处理器的一种。
进一步的，所述的二向色涂层镜的棱镜分离出的两束光线分别为可见光和NIR荧光。
进一步的，分离出的可见光通过高通滤光器进入彩色相机成像，NIR 荧光通过低通滤光器进入红外荧光相机成像。
进一步的，所述机械臂连接至主控制处理器，由主控制处理器控制器动作。
具体而言，央控制器接收键盘发送的指令或者接收通过蓝牙、WI-FI 传送的来自于终端机的指令。根据指令，中央控制器控制电机驱动气压泵，将空气压入导管。空气通过导管被传到袖带或腕带,实现对血管的增压。在这一过程中，传感器的数据被中央控制器采集，并实时时显示到液晶屏上。语音模块同实时现对数据的播报。此外，中央控制器将采集的数据通过蓝牙及WI-FI传送到上位终端，上位终端实现数据的整合，对数据可以进一步的分析实现数据共享。
区别于现有技术的情况，本实用新型的有益效果是：
一、成像融合技术可以将荧光图像和可见光图像叠加，使医生可以快速地发现异常细胞或组织在身体中的位置，极大地提高了操作效率和准确性。
二、红外光与可见光可以通过二向色涂层镜实现分离，再通过滤波器可以分离独立实现成像。这样红外图像和可见光图像可以实现真正意义上互不干扰，进而达到不用关闭手术灯的目的，使得手术在常规条件下均可进行。
附图说明
图1为本使用习性成像引导仪结构示意图。
图2为本实用新型一实施例的实时手术荧光成像引导仪成像装置结构图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例及附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
由附图1所示，一种实时手术荧光成像引导仪，包括近红外及可见光成像装置、机械臂、相机图像DSP处理单元、主控制处理器、支架、显示器，在支架上从上到下依次放置显示器、相机图像DSP处理单元和主控制处理器，机械臂上前端安装近红外及可见光成像装置，其特征在于：所述近红外及可见光成像装置，包括红外荧光相机、彩色相机、低通滤光器、高通滤光器、二向色涂层镜、透镜、阻挡滤光器、近红外光源、可见光LED光源、手术野，具体而言，所述成像装置前端为近红外光源和可见光LED光源，所述成像装置的前端镜头由阻挡滤光器遮盖，其后方为透镜，光路经由透镜进入镜头内部，内部由二向色涂层镜将光路两束，一束由高通滤光器进入彩色相机成像，另一束通过低通滤光器由红外荧光相机成像。
具体而言，所述的红外荧光相机可对800nm-1100nm的近红外光进行成像。
所述的彩色相机可对小于800nm的可见光进行成像。
所述的二向色涂层镜，可对小于800nm和大于800nm的光进行分离。
所述的DSP处理单元可以是专用IC，也可以是通用处理器的一种。
所述的二向色涂层镜的棱镜分离出的两束光线分别为可见光和NIR 荧光。
分离出的可见光通过高通滤光器进入彩色相机成像，NIR荧光通过低通滤光器进入红外荧光相机成像。
所述机械臂连接至主控制处理器，由主控制处理器控制器动作。
其具体原理如下：
本实用新型的装置如附图1所示，手术操作人员或者医生先选择需要成像的区域，由104主控制处理器向102机械臂发送指令，102机械臂接收到控制指令，将101近红外及可见光成像装置放置在手术视野观察区。101近红外及可见光成像装置放置随即对手术观察区域进行成像，该成像装置可同时获得可见光的图像和红外荧光图像，同时所获得的两幅图像被101成像装置压缩为视频流后送入103相机图像DSP处理单元。 DSP处理单元对可见光的图像与红外荧光图像解压，并进行图像融合处理，将荧光红外图像与可见光图像叠加。叠加后的实时图像被送到106 显示器。医生在手术进行过和中，通过对叠加后的图像进行判断，准确地判断身体异常细胞：如癌细胞、变异细胞等的准确位置。从而提高手术的效率和准确度。利用所实用新型实时手术荧光成像引导仪，医生在手术进行期间不需要关灯，也无需要对设备进行任何复杂的人工干预，为手术准确实施提供了重要的保障。
本实用新型装置中101近红外及可见光成像装置非常关键，其结构如附图2所示。其工作原理如下：在荧光近红外成像时，使用208近红外光源作为光源，而在可见光成像时，使用209可见光LED光源作为光源，两束光同时照射210手术野的组织观察区域。反射回的杂散光和干扰光被207阻挡滤光器阻挡，有效的红外荧光和可见光通过206透镜进入带有二向色涂层镜的205棱镜将可见光和NIR荧光分离。可见光通过 204高通滤光器和红外荧光通过203低通滤光器分别到达202彩色相机和201红外荧光相机而成像。两个成像通道的曝光时间和传感器增益可分别调整，且两个成像通道的成像可以作为单个快照或作为实时视频输出。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种实时手术荧光成像引导仪，包括近红外及可见光成像装置、机械臂、相机图像DSP处理单元、主控制处理器、支架、显示器，在支架上从上到下依次放置显示器、相机图像DSP处理单元和主控制处理器，机械臂上前端安装近红外及可见光成像装置，其特征在于：所述近红外及可见光成像装置，包括红外荧光相机、彩色相机、低通滤光器、高通滤光器、二向色涂层镜、透镜、阻挡滤光器、近红外光源、可见光LED光源、手术野，具体而言，所述成像装置前端为近红外光源和可见光LED光源，所述成像装置的前端镜头由阻挡滤光器遮盖，其后方为透镜，光路经由透镜进入镜头内部，内部由二向色涂层镜将光路两束，一束由高通滤光器进入彩色相机成像，另一束通过低通滤光器由红外荧光相机成像。
2.根据权利要求1所述的实时手术荧光成像引导仪，其特征在于：所述的红外荧光相机可对800nm-1100nm的近红外光进行成像。
3.根据权利要求1所述的实时手术荧光成像引导仪，其特征在于：所述的彩色相机可对小于800nm的可见光进行成像。
4.根据权利要求1所述的实时手术荧光成像引导仪，其特征在于：所述的二向色涂层镜，可对小于800nm和大于800nm的光进行分离。
5.根据权利要求1所述的实时手术荧光成像引导仪，其特征在于：所述的DSP处理单元可以是专用IC，也可以是通用处理器的一种。
6.根据权利要求1所述的实时手术荧光成像引导仪，其特征在于：所述的二向色涂层镜的棱镜分离出的两束光线分别为可见光和NIR荧光。
7.根据权利要求6所述的实时手术荧光成像引导仪，其特征在于：分离出的可见光通过高通滤光器进入彩色相机成像，NIR荧光通过低通滤光器进入红外荧光相机成像。
8.根据权利要求1所述的实时手术荧光成像引导仪，其特征在于：所述机械臂连接至主控制处理器，由主控制处理器控制器动作。
9.根据权利要求1所述的实时手术荧光成像引导仪，其特征在于：所述近红外及可见光成像装置放置在手术视野观察区。
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| CN201920256307.6U CN210170185U (zh) | 2019-02-28 | 2019-02-28 | 一种实时手术荧光成像引导仪 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112971695A (zh) * | 2021-02-05 | 2021-06-18 | 吉林大学 | 成像设备、手持和内窥镜近红外成像系统及搭建方法 |
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- 2019-02-28 CN CN201920256307.6U patent/CN210170185U/zh active Active
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